개념 한 쪽
터널 굴착 시 주변 지반은 응력 이완으로 인해 불안정해질 수 있으므로 굴착 직후 지반을 즉시 지지하는 공법을 적용하는 것이 중요하다. 원형 강제를 압입해 전진하는 쉴드 공법과 기계식 전단면 굴착인 TBM 공법은 각각의 장단점과 적용 범위가 있으므로 지반 조건에 따라 적절히 선택해야 한다.
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출제기준 단원 「발파 및 암반의 일반사항」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 쉴드 공법의 적용 지반 판단 | 1 | 원형 강제 압입과 적합 지반을 연결하여 쉴드 공법을 고르기 |
| 즉시 지지 공법 명칭 판별 | 1 | 굴착 직후 록볼트·분사콘크리트 병용 설명을 보고 해당 공법을 지목하기 |
| 공법별 특징 비교 | 1 | 기계굴착·발파·쉴드의 장단점을 비교하여 틀린 설명 찾기 |
터널 굴착 후 주변 암반은 원래의 응력 상태에서 벗어나 이완하려는 성질을 보이므로, 본바닥의 이완이 확대되기 전에 즉시 보강을 시행해야 붕괴를 방지할 수 있다. 이를 위해 록볼트와 분사 콘크리트(쏘트크리트)를 조합하여 지반 자체의 지지력을 높이는 시공을 시행하는 방식이 있다.
재료에서 이 즉시 지지 공법의 명칭은 일부 문항에서 NATM(New Austrian Tunnelling Method)으로 표기되고 일부 문항에서는 MATM으로 표기되므로 명칭 표기는 자료별로 다를 수 있음을 인지해야 한다. 핵심 판단 기준은 명칭보다도 '굴착 직후 즉시 지지', '록볼트와 분사 콘크리트 병용', '지반 이완 방지'의 조합 여부이다.
쉴드(Shield) 공법은 원형 철제 실드를 지반 속으로 압입하면서 내부에서 토사를 굴진하는 방식으로 연약지반, 대수층 또는 수중 터널과 도심 터널에 적합한 공법으로 설명된다. 쉴드 공법은 밤낮 작업이 가능하고 소음·진동이 적으며 심층 시공에 적합하나 지질과 지하수위에 민감하므로 모든 조건에서 무조건 적용 가능한 것은 아니다.
TBM(Tunnel Boring Machine) 공법은 원단면을 기계로 일괄 굴착하는 방식으로 여굴이 적고 시공 속도가 빠르며 진동·충격이 적은 장점이 있다. 그러나 전단면 일괄굴착 특성상 굴착면을 직접 확인하기 어렵고 지질 변화에 대한 실시간 확인과 대응이 어렵다는 한계가 있다.
터널 굴착 공법의 선택은 지반 상태와 단면 크기, 주변 조건을 종합하여 이루어지며, 지질이 불량하고 단면이 클 경우에는 하부부터 굴착하는 저서도갱식보다 상부도갱식이나 즉시 지지 공법이 더 적절하다는 판단 원리가 제시된다.
문제에서 '굴착 직후 록볼트와 분사 콘크리트를 시공하여 본바닥 이완을 방지'라는 설명이 나오면 해당 보기는 즉시 지지 공법을 설명하므로 NATM 또는 MATM 계열을 선택하는 근거로 삼을 수 있다. 반대로 '원형 강제를 땅속으로 압입하면서 굴진'이라는 표현이 나오면 쉴드 공법을 선택하고, '기계로 원단면을 일괄 굴착하며 여굴이 적음'이라는 표현이 나오면 TBM 공법을 선택하면 된다.
쉴드 공법의 장점으로 '밤낮 작업 가능', '심층 시공 가능', '저소음·저진동'이 제시되면 옳은 설명으로 본다. 그러나 '지질과 지하수위에 관계없이 항상 시공 가능'이라는 절대적 표현이 있으면 오답으로 판단한다.
TBM 관련 지문에서는 '발파를 사용하지 않아 진동과 충격이 적다', '여굴이 적어 라이닝 재료를 절감할 수 있다', '굴착면 확인이 어려워 지질 변화 감지에 제약이 있다'는 점을 근거로 옳고 그름을 가린다.
터널의 특수공법중 원형강제의 통을 땅속으로 압입하면서 굴진하는 방법으로 본래는 하천이나 바다밑 등의 연약지반이나 대수층 지반의 터널공법으로 개발되었으나 최근에는 도시터널의 시공에도 널리 쓰이는 공법은?
정답 ③ · 쉴드 터널 공법(Shield Tunneling Method)은 강제(철제)로 제작한 원통형의 쉴드라는 보호막(통)을 지반 속으로 압입하면서 그 후방에서 조립식 콘크리트 세그먼트 등으로 지보재를 설치하고, 전방의 토사를 굴착하는 공법입니다. 붕괴나 이수가 발생하기 쉬운 연약지반이나 하천, 바다 밑 등의 대수층 지반 터널시공에 주로 쓰이며 최근 도심지 지하철 등에 널리 활용됩니다.
원형 강제를 지반 속으로 압입하면서 전방 토사를 굴착하는 쉴드 공법은 연약지반 및 도심 터널에 적합하다.
터널을 굴착하면 주변의 응력이 시간이 경과함에 따라 이완의 영역이 넓어지고 경우에 따라 붕괴하게 되므로 본바닥이 이완하기 전에 록볼트(Rock Bolt)와 콘크리트 뿜어 붙이기(Shotcreter)공을 시공하여 본바닥의 이완을 방지하는 공법을 무엇이라 하는가?
정답 ① · 문제는 터널 굴착 후 즉시 록볼트와 콘크리트 뿜어붙이기(숏크리트)로 주변 지반의 이완을 방지하는 공법을 묻고 있다. NATM은 굴착 직후 지반의 자립성을 이용해 아치 형태로 지반을 지지하면서 록볼트와 숏크리트를 즉시 시공하여 지반 이완과 붕괴를 억제하는 점진적 지지공법이다.
터널 굴착 후 지반 이완을 즉시 지지하기 위해 록볼트와 쏘트크리트를 시공하는 공법은 NATM이다.
터널 굴착하면 주변의 응력이 시간이 경과함에 따라 이완의 영역이 넓어지고 경우에 따라 붕괴하게 되므로 본바닥이 이완하기 전에 록볼트와 콘크리트 뿜어 붙이기공을 시공하여 본바닥의 이완을 방지하는 공법을 무엇이라 하는가?
정답 ① · 문항은 터널 굴착 시 즉시 록볼트와 분사콘크리트를 시공하여 본바닥 이완을 방지하는 공법의 명칭을 묻는다. 지반의 즉각적인 지지를 통해 이완과 붕괴를 방지하는 공법으로 MATM(또는 NATM 계열의 즉시 지지법)이 해당하며 록볼트와 스프레이드 콘크리트의 병용이 특징이다.
터널 굴착 후 본바닥 이완을 방지하기 위해 즉각적으로 록볼트와 분사 콘크리트를 시공하는 공법은 MATM 공법이다.
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